CN102315673A

CN102315673A - 确保钠硫电池组稳定充放电的装置

Info

Publication number: CN102315673A
Application number: CN201110259718A
Authority: CN
Inventors: 邹晓易; 刘宇; 温兆银; 何维国; 张宇; 杨建华
Original assignee: Shanghai Institute of Ceramics of CAS; Shanghai Municipal Electric Power Co
Current assignee: Shanghai Institute of Ceramics of CAS; Shanghai Municipal Electric Power Co
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2012-01-11

Abstract

本发明提出了一种确保钠硫电池组稳定充放电的装置，该装置至少可以包括：钠硫电池组，所述钠硫电池组包括多个单体电池；以及至少一个组态模块，所述至少一个组态模块中的每一个均由多个二极管单元构成，其中，所述组态模块并联于所述多个单体电池的每一个的两端，以在充放电过程中对所述单体电池进行限压。本发明的确保钠硫电池组稳定充放电的装置结构更加简单、性能稳定可靠且性价比高。

Description

确保钠硫电池组稳定充放电的装置

技术领域

本发明属于化学电池领域，尤其涉及一种确保钠硫电池组稳定充放电的装置。

背景技术

钠硫电池(Sodium Sulfur battery，简称NAS)以钠离子导电性好的beta-氧化铝陶瓷作电解质，金属钠作负极材料，非金属硫作正极材料。电池充放电时，充电时外加电能转化为化学能(以Na，S)的形式储存起来，放电时钠、硫通过电化学反应形成多硫化钠将化学能转化为电能释放出来。单体钠硫电池理论容量可达到700Ah/Kg以上，具有100％能量转换效率，大电流密度放电，寿命长，无自放电及原料丰富等优点。钠硫电池的一个主要用途是作为电力储藏。由于通过像这样的钠硫电池的电池反应得到的起始电力大约为2V，单电池无法满足实际使用的电压。因此，需要将若干单体钠硫电池按照设计容量与功率进行串并联组合，装入设计的保温箱形成模块，进一步通过电池管理***将模块集成为千瓦级或兆瓦级储能电站，然后并网提供实际应用。

NAS电池在充放电过程中，需要对其过充电压、过放电压、限制充放电流大小等进行监控。由于NAS电池是超大功率运行的储能装置，对这种串联运行的大功率电池，串联回路中单体电池的均压问题是必须要解决的问题。一般电池模块运行***BMS采样监控到串联电路中某节电池电压过充时，可以及时地发出控制信号，但因其单体电池容量大，因此并联于单体电池两端起均压作用旁路电流的器件所需的功率较大。这样的可控器件其价格较高、结构较大、应用中难度较大。

发明内容

本发明旨在提供一种使钠硫电池组能够稳定地进行充放电的装置。本发明可以应用于钠硫电池在串并联状态下运行，以保护电池串联支路中的每节电池在不同运行条件下电压不会出现明显的变化，以避免因产生过充电或过放电而造成对电池的损伤。此外，本发明还希望能解决防止各串联电池支路由于电压不均衡形成模块内部电池组环流的问题。

具体地，本发明提出了一种确保钠硫电池组稳定充放电的装置，该装置至少可以包括：钠硫电池组，所述钠硫电池组包括多个单体电池；以及至少一个组态模块，所述至少一个组态模块中的每一个均由多个二极管单元构成，其中，所述组态模块并联于所述多个单体电池的每一个的两端，以在充放电过程中对所述单体电池进行限压。

较佳地，根据本发明的一个方面，在上述的装置中，所述二极管单元优选为大功率二极管单元。

较佳地，根据本发明的一个方面，在上述的装置中，所述多个大功率二极管单元彼此串联。

较佳地，根据本发明的一个方面，在上述的装置中，所述大功率二极管单元在导通时pn结压降为0.5～0.7V。

较佳地，根据本发明的一个方面，在上述的装置中，所述二极管单元的数量为6个。

与常用的串联运行的大功率电池均压方式相比，本发明的确保钠硫电池组稳定充放电的装置所采用的大功率二极管单元结构更加简单、性能稳定可靠且性价比高。例如，一只普通的50A/400V二极管单元的售价仅1元左右，因此可以大幅降低生产成本。此外，根据本发明的由二极管单元构成的组态模块外型可按允许安装位置结构设计，方便加工和安装。此外，本发明的装置还可以利用16mm²以上的电流导线，配合接线铜排实现散热处理。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。

附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的一个优选实施例的装置的结构图，其中该组态模块的内部由6只二极管单元串联组成。

具体实施方式

如上所述，本发明主要目的在于提供一种使钠硫电池组在大功率状态下安全运行的装置，以防止单体钠硫电池在串并联运行下出现损坏。

根据本发明的一般性原理，本发明主要是应用50A/400V大功率二极管单元正向工作特性，导通时每个pn结压降为0.5～0.7v。这样，在将多只大功率二极管单元组成一组态模块后，将该组态模块并联于单体电池两端，从而限定了单体电池的过充电压。

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

图1示意性地示出了根据本发明的一个优选实施例的装置的结构图。如图所示，在该实施例中，该组态模块的内部由6只二极管单元串联组成。

例如，图1所示的装置主要包括：钠硫电池组101、组态模块102以及二极管单元103。特别是，钠硫电池组101包括多个单体电池103。组态模块102中的每一个均由多个二极管单元104构成。应用中，组态模块102的数量可以按实际需要而设定。在该实施例中，为所有钠硫电池组101中的所有单体电池103都提供了一个组态模块102。

根据本发明，组态模块102并联于多个单体电池104中的每一个的两端，以在充放电过程中对该单体电池进行限压。

较佳地，本发明的二极管单元103采用大功率二极管单元。例如，这些大功率二极管单元优选在导通时pn结压降在0.5～0.7V的范围之内。在组态模块102中，这些大功率二极管单元以彼此串联的方式连接。

在图1所示的实施例中，单个组态模块102中的二极管单元103的数量为6个。当然，也可以按照限压的实际需要而调整该数量。

此外，在图1所示的实施例中，各单体电池104之间采用串联的方式连接。但，实际上，本发明也可应用于钠硫电池组中的单体电池彼此并联或者串并联结合的情况。

在现有技术中，一般的串联电路采用并联均压电阻的方式来限压，但均压电阻时刻在耗能、发热。相比之下，本发明采用多只二极管单元组成组态模块的方式运行。因此，只有在某单电池超过限定电压后，引起并联于电池的组态模块产生旁路电流，起到在串连支路充电过程中对个别电池的限压，直到支路均压地完成充电过程。

因此，本发明的确保钠硫电池组稳定充放电的装置结构更加简单、性能稳定可靠且性价比高。此外，根据本发明的由二极管单元构成的组态模块外型可按允许安装位置结构设计，方便加工和安装。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims

1.一种确保钠硫电池组稳定充放电的装置，其特征在于，包括：

钠硫电池组，所述钠硫电池组包括多个单体电池；以及

至少一个组态模块，所述至少一个组态模块中的每一个均由多个二极管单元构成，

其中，所述组态模块并联于所述多个单体电池的每一个的两端，以在充放电过程中对所述单体电池进行限压。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述二极管单元为大功率二极管单元。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述多个大功率二极管单元彼此串联。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述大功率二极管单元在导通时pn结压降为0.5～0.7V。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述二极管单元的数量为6个。